專利名稱：利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱鍍鋅鋅渣的回收利用技術(shù)，尤其涉及一種利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法。
背景技術(shù)：
熱鍍鋅鋅渣的回收利用技術(shù)目前已經(jīng)有濕法和火法兩大類工藝，具體方法很多。
濕法工藝的主要設(shè)備是一套溶液電解裝置，可以得到純度較高的鋅，缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，電解液必須進(jìn)行充分凈化，雜質(zhì)分離的操作難度大，增加了能量和物料損耗。嚴(yán)格控制電解條件及沉淀劑選擇性和效率，勢必會(huì)增加操作難度。
火法工藝比較先進(jìn)的設(shè)備是真空蒸餾裝置和熔鹽電解裝置。在真空蒸餾工藝中，鋅渣需要加熱到800℃～900℃左右，在真空環(huán)境下，使鋅渣在低于鋅沸點(diǎn)的情況下完成蒸餾過程。熔鹽電解工藝中，鋅渣制作成陽極，在適當(dāng)?shù)娜埯}中完成鋅渣再生，再生后的鋅在陰極處收集。
由于熱鍍鋅鋅渣的中含鋅量過高，夾雜的金屬鋅在火法處理過程中可能對(duì)處理裝置造成腐蝕損傷，因此必須考慮完善的防腐措施。采用熱噴涂進(jìn)行表面處理已經(jīng)在熱鍍鋅生產(chǎn)中普遍采用，但由于目前熱噴涂工藝成本較高，目前在鋅渣處理上，還是普遍采用襯耐材的方法進(jìn)行處理。由于耐材本身的結(jié)構(gòu)及成分限制，實(shí)際上只起緩沖作用，一旦鋅液徹底穿透耐材，還是會(huì)直接腐蝕鋼構(gòu)表面。
國內(nèi)外針對(duì)鋅渣的再生提純工藝種類很多，但無論是火法還是濕法，單一方法都存在著自身難以克服的弱點(diǎn)。傳統(tǒng)意義上的火法提純工藝，是將鋅渣內(nèi)的鋅完全靠蒸發(fā)與其他雜質(zhì)分離，再配合蒸氣收集設(shè)備得到再生鋅，這種方法對(duì)含鋅量不高的鋅渣是適用的，但對(duì)于高達(dá)90％的熱鍍鋅渣來講，這種工藝消耗了過度的能源。同樣的，濕法工藝也存在類似的過多消耗能源的現(xiàn)象。
火法和濕法工藝在技術(shù)上都已經(jīng)非常成熟，但仍然存在一些缺陷，是無法從根本上消除的。目前，鋅渣處理的發(fā)展趨勢是，加強(qiáng)對(duì)再生鋅產(chǎn)品的成分控制和提高生產(chǎn)效率，從節(jié)能和環(huán)保角度出發(fā)，開發(fā)更好的鋅渣再生工藝勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)熱鍍鋅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鋅渣，研究開發(fā)高效、低能耗的鋅渣提純新工藝。分離提純后的鋅產(chǎn)品可以直接返回生產(chǎn)使用。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法，如果鋅含量小于90％，包括以下步驟1)用雙真空鋅渣提純爐進(jìn)行處理，結(jié)晶器上得到再生鋅，殘?jiān)粼诹峡饍?nèi)。(其中雙真空鋅渣提純爐是采用專利號(hào)為CN02261744.2的專利產(chǎn)品，下同)；2)將結(jié)晶器上的再生鋅機(jī)械剝離，直接輸送到熔爐內(nèi)進(jìn)行熔化鑄錠；3)將殘?jiān)?，添加適量碳粉，在雙真空鋅渣提純爐內(nèi)進(jìn)行處理，溫度提高到600℃以上，將殘?jiān)械匿\和鉛等易揮發(fā)成分較徹底地還原后分離回收；4)從結(jié)晶器上分離收集產(chǎn)物和尾渣。
上述的利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法，如果鋅含量大于或等于90％，在用雙真空鋅渣提純爐進(jìn)行處理之前還包括以下步驟1)將鋅渣和鋁在熔爐中加熱到500℃～600℃，至全部融化，鋁與液態(tài)鋅渣充分混合。其中鋅渣與鋁的配比約是100∶5～100∶8，熔爐加熱時(shí)充惰性氣體保護(hù)和攪拌；2)降溫到400℃～500℃，鋅液與浮渣充分分離。其中僅設(shè)置煙氣冷卻通道，通過煙氣降溫冷卻，降溫的速度控制在5℃～20℃/分鐘，降至設(shè)定溫度后再恒溫3～10分鐘；3)撈出表面浮渣，將液態(tài)鋅鋁混合物冷卻加工成鋁鋅錠，成型后的浮渣裝入料筐。
本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明工藝將簡單的物理分離與真空法提純工藝相結(jié)合，生產(chǎn)效率高，操作方便，能耗低，設(shè)備投資和生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用大大降低。從環(huán)保角度看，新工藝過程基本無廢物產(chǎn)生，副產(chǎn)物得到直接利用，對(duì)環(huán)境幾乎沒有影響。


通過以下對(duì)發(fā)明的實(shí)施例并結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體方法特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為圖1為本發(fā)明鋅渣處理工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一采用2030的熱鍍鋅廢渣，其主要化學(xué)成分如下含Al3.1％、含Pb0.15％、含F(xiàn)e1.3％、含Zn94.5％、含Cd0.11％。
結(jié)合圖1所示工藝流程圖，取5千克鋅渣和100克鋁片加入到熔爐內(nèi)，加熱到550℃，恒溫至完全融化后進(jìn)行機(jī)械攪拌，以使液態(tài)部分均勻混合，此過程中熔爐采取密封措施，僅設(shè)置煙氣冷卻通道，減少氧化或其他反應(yīng)的發(fā)生。然后以5℃/分鐘的速度使?fàn)t溫降至475℃，再恒溫5分鐘，以確保鋅液和浮渣充分分離。撈取表面浮渣至特制模具內(nèi)，進(jìn)入后續(xù)真空爐提純。液態(tài)部分傾倒入鑄錠內(nèi)，冷卻后稱重，得到3.9千克鋅錠，含鋅量為98.3％，鋁含量為1.6％。
其余同上，若提高鋁片加入量至300克，可得到含鋅94.9％，含鋁5％的鋅錠。
浮渣(約占鋅渣總量的1/4)分離后采用特制模具制成適當(dāng)規(guī)格的渣錠，然后置于料筐內(nèi)，采用雙真空鋅渣提純爐進(jìn)行處理，再生鋅在結(jié)晶器上完成收集，分離后直接加入到熔爐內(nèi)，經(jīng)過融化后鑄成鋅錠。殘?jiān)?jīng)過集中，添加一定量的碳粉后進(jìn)行壓塊，再次采用雙真空鋅渣提純爐進(jìn)行處理，得到純度稍低的再生鋅(可能含較高量的鉛)，這部分再生鋅可以根據(jù)需要通過重新熔融調(diào)質(zhì)后制成鋅錠，實(shí)際上，在熱鍍鋅生產(chǎn)上，經(jīng)常需要往鋅鍋內(nèi)加入高鉛鋅錠。
經(jīng)過深處理的鋅渣還會(huì)產(chǎn)生不超過3％的尾渣，尾渣內(nèi)基本不含鋅和鉛(不高于0.5％)，以氧化鐵，氧化鋁為主，還有少量的硅鈣成分。
此過程中關(guān)鍵設(shè)備有兩個(gè)，一是熔爐，強(qiáng)調(diào)密封性能和使用壽命；二是雙真空鋅渣提純爐，要求比較嚴(yán)格的真空和溫度控制。
熔爐的技術(shù)條件1)爐溫400℃～700℃；2)惰性氣體保護(hù)和攪拌；3)加熱時(shí)間2～8小時(shí)；4)作業(yè)周期12小時(shí)；5)集塵裝置，用于收集揮發(fā)性物質(zhì)。
雙真空鋅渣提純爐的技術(shù)條件1)真空度需要保證在20帕以下；2)溫度控制在650℃～850℃；3)鋅渣用料筐采用防鋅液腐蝕處理，或采用熱噴涂，或內(nèi)陳鉬板。
實(shí)施例二如果鋅渣含鋅量小于90％，先進(jìn)入雙真空鋅渣提純爐，進(jìn)行處理，結(jié)晶器上得到再生鋅，殘?jiān)粼诹峡饍?nèi)。將結(jié)晶器上的再生鋅機(jī)械剝離，直接輸送到熔爐內(nèi)，重復(fù)實(shí)施例一的步驟。
權(quán)利要求
1.一種利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法，其特征在于包括以下步驟1)用雙真空鋅渣提純爐進(jìn)行處理，結(jié)晶器上得到再生鋅，殘?jiān)粼诹峡饍?nèi)；2)將結(jié)晶器上的再生鋅機(jī)械剝離，直接輸送到熔爐內(nèi)進(jìn)行熔化鑄錠；3)將殘?jiān)?，添加適量碳粉，在雙真空鋅渣提純爐內(nèi)進(jìn)行處理，溫度提高到600℃以上，將殘?jiān)械匿\和鉛等易揮發(fā)成分較徹底地還原后分離回收；4)從結(jié)晶器上分離收集產(chǎn)物和尾渣。
2.如權(quán)利要求1所述的利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法，其特征在于在步驟1之前還包括以下步驟1)將鋅渣和鋁在熔爐中加熱到500℃～600℃，至全部融化，鋁與液態(tài)鋅渣充分混合；2)降溫到400℃～500℃，鋅液與浮渣充分分離；3)撈出表面浮渣，將液態(tài)鋅鋁混合物冷卻加工成鋁鋅錠，成型后的浮渣裝入料筐。
3.如權(quán)利要求2所述的利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法，其特征在于所述步驟1中的鋅渣與鋁的配比約是100∶5～100∶8。
4.如權(quán)利要求2所述的利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法，其特征在于所述步驟1中熔爐加熱時(shí)充惰性氣體保護(hù)和攪拌。
5.如權(quán)利要求2所述的利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法，其特征在于所述步驟2中通過煙氣降溫冷卻。
6.如權(quán)利要求2所述的利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法，其特征在于所述步驟2中降溫的速度控制在5℃～20℃/分鐘。
7.如權(quán)利要求2所述的利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法，其特征在于所述步驟2中降至設(shè)定溫度后再恒溫3～10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用鋅渣生產(chǎn)鋅合金的方法。本方法主要步驟是將鋅渣和鋁在熔爐中加熱到500℃～600℃，至全部融化后降溫至一定溫度，使鋅液與浮渣分離完全，液態(tài)鋅鋁混合物冷卻加工成鋁鋅錠；浮渣用雙真空鋅渣提純爐進(jìn)行處理得到再生鋅，將再生鋅直接輸送到熔爐內(nèi)進(jìn)行熔化鑄錠；將殘?jiān)校砑舆m量碳粉，在雙真空鋅渣提純爐內(nèi)進(jìn)行處理，溫度提高到600℃以上，將殘?jiān)械匿\和鉛等易揮發(fā)成分較徹底地還原后分離回收；從結(jié)晶器上分離收集產(chǎn)物和尾渣。本鋅渣處理新方法在機(jī)理上是熔融鑄錠和真空蒸餾法的有機(jī)結(jié)合，在能量及原料損耗上可以降到最低值，而且整個(gè)過程基本無廢物產(chǎn)生，副產(chǎn)物得到直接利用，對(duì)環(huán)境幾乎沒有影響。
文檔編號(hào)C22C18/00GK101092668SQ20061002809
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者任玉森 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司